3. Расчёт горения топлива

Необходимо рассчитать горение газообразного топлива Ставропольского месторождения следующего состава:

СH₄ = 98%

C₄H₁₀ = 0,6%

CO₂ = 0,2%

N₂ = 1,2%

Горение происходит в обычном воздухе с коэффициентом расхода α= 1,1.

Расчёт горения топлива ведём по объёму 1кмоль газа= 22,4 дм³

Определение количества воздуха необходимого для сгорания топлива заданного состава:

СH₄+ 2O₂= CO₂+2H₂O

C₄H₁₀+ 13O₂= 8CO₂+10H₂O

98СH₄→196O₂

0,6СH₄→3,9O₂

∑= 199,9 м³ O₂

Определение состава и количества продуктов сгорания:

98СH₄→ 98CO₂+196H₂O

0,6СH₄→ 2,4CO₂+3H₂O

∑= 200,6 м³ СO₂+199 м³H₂O

Определение температуры горения:

Непосредственно из этой формулы определить температуру не представляется возможным, так как С зависит от t.

Воспользуемся понятием энтальпии:

Для определения температуры горения используем метод последовательного приближения, т.е. задаёмся любой температурой и при этой температуре подсчитываем теплосодержание продуктов сгорания. Полученное значение теплосодержания сравниваем с реальным и при меньшем значении увеличиваем температуру.

Пусть t= 1700 ^ОС

∑=2853,8

Пусть t= 1800 ^ОС

∑=3053,5

t_д = ₁ t_к

₁ – опытный пирометрический коэффициент, зависящий от конструкции топливосжигающих устройств или печи (0,7);

t_д =0,7 ^.1769,4=1238 ^ОС.

4. Определение продолжительности нагрева изделия

Определяем продолжительность нагрева заготовки из стали ШХ15СГ до температуры нормализации (840⁰С) в рольганговой печи. Размеры заготовки 120х130х700 мм.

Определяем критерий Био (Bi)

S- характерный линейный размер и для симметричного изделия равен 0,5 толщины изделия.

- коэффициент теплопроводности.

Поскольку зависит от температуры, то необходимо брать среднее значение за период нагрева.

- приведённая степень черноты.

- температура в печи

начальная и конечная температура металла.

Так как нагрев производиться в рольганговой печи, то

- степень черноты металла;

- степень черноты кладки

По таблице определяем

Рабочее пространство выполнено из диносового кирпича из таблицы

Поскольку зависит от температуры, то определяем среднее значение температуры металла за период нагрева. Поскольку температура с течением времени изменяется по параболе, то среднее значение температуры:

Из таблицы приложение IX [1]

Примем

Поскольку Bi> 0,25, Bi< 0,5, предпочтительно вести расчёт для теплотехнически массивных тел.

- критерий Фурье

- характерный линейный размер

- коэффициент температуропроводности

- время нагрева

Используя монограммы Будрина для нагрева плиты определяем критерий Фурье.

Поскольку коэффициент температуропроводности зависит от температуры, берём среднее значение за период нагрева из таблицы находим приложение IX[1]

5. Расчет размеров рабочего пространства печи

Расчёт размеров рабочего пространства производиться исходя из производительности печи и продолжительности нагрева. Зная производительность печи определяют штучную производительность . Размеры деталей 120х130х700 мм.

- штучная производительность

m- масса одной заготовки

G- производительность печи, G= 860 кг/ч

- плотность стали ШХ15СГ

- объём заготовки

7800*0,12*0,13*0,7= 85,176 кг

Далее определяем количество заготовок находящихся одновременно в печи для обеспечения заданной производительности n

- продолжительность нагрева

- коэффициент распределения заготовки на поду,

Зная количество деталей определяем размеры пода

Примем

Для протяжных печей высота выбирается в пределах h= 0,6- 0,9 м

Примем h=700 мм